JP4065789B2 - ハロゲン化金属ランプおよび照明システム - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、高輝度アーク放電ランプに関し、より詳細には、高効率を有する、調光可能な高輝度アーク放電ハロゲン化金属ランプに関する。
【0002】
【従来の技術】
室内照明および屋外照明に用いるエネルギ保存型照明システムの必要性が高まるにつれて、より大きなランプ効率を達成するランプが、一般の照明用途向けに開発されつつある。近年、室内用途、屋外用途、工業用途および商業用途向けに、例えば、無電極蛍光ランプが市場で販売されている。そのような無電極ランプの利点は、従来の蛍光ランプの寿命を制限する一因である内部電極と加熱フィラメントとが不要である点である。しかし、無電極ランプシステムは、ランプと共に無線周波コイルを収容するためのランプ機器設計がより大きく且つ複雑となる無線周波電力システムの必要性、他の電子機器との電磁波妨害、および、複雑な始動条件のために、さらなる回路構成が必要となり、結果、かなり高価なものとなる。
【0003】
別の種類の高効率ランプは、屋内および屋外照明用に広く使用されつつあるアーク放電ハロゲン化金属ランプである。このようなランプは周知であり、光透過性のアーク放電チャンバを備えている。チャンバ内部には1対の電極が間隔をあけて配置されており、封止されている。このアーク放電チャンバは、典型的には、特定のモル比の不活性始動ガスおよび1つ以上のイオン化可能な金属またはハロゲン化金属等の適切な活性材料を含む。1つ以上のイオン化可能な金属とハロゲン化金属とが両方含まれていもよい。このランプは、次の動作時の始動電圧および電流制限を提供する(磁気または電気のいずれかである)安定器回路を備えており、通常120ボルトrms電位の標準交流電流光ソケット内で動作する、比較的低電力なランプであり得る。
【0004】
そのようなランプは、セラミック材料から構成されたアーク放電チャンバを有し得る。アーク放電チャンバは、通常、水銀とともに、NaI、TlI、ならびに、DyI3、HoI3、TmI3等のハロゲン化希土類を含み、適切な電圧降下を提供するか、または、電極間を負荷する。これらの材料を含むランプは、補正済み色温度(CCT)および色調指数(CRI)の良好な性能と、95ルーメン/ワット(LPW)までの比較的高い効率とを有する。従来のハロゲン化金属ランプでは、アーク放電チャンバがCeI3とNaIとを含み、これにより高効率を達成している(例えば、特許文献1参照。)。また、アーク放電チャンバが、水銀とともにヨウ化ナトリウムを含み、これにより高効率を達成しているものもある(例えば、特許文献2参照。)。当然、より効率のよいランプを用いて、照明時の電気エネルギをさらに節約するためには、いっそう高いランプ効率を有する高輝度アーク放電ハロゲン化金属ランプが必要である。100%の照明出力が必要でない場合に、電流を減少させ、使用時にランプを調光することにより、より多くの電気エネルギを節約することができる。多くの照明用途に、そのような調光条件下において優れた性能を有する高輝度アーク放電ハロゲン化金属ランプを用いることが望ましいとされる。
【0005】
【特許文献1】
米国特許第5,973,453号明細書
【0006】
【特許文献2】
米国特許第6,300,729号明細書
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ランプ出力が規格出力の約50%まで低減された調光条件下において、上述のセラミック材料から構成されたチャンバを有するアーク放電ハロゲン化金属ランプは、比較的強いTl放射に起因して、緑色が強く発光することになる。その結果、このようなランプは、色調指数が大幅に低下した光を発することになる。
【0008】
従って、本発明の目的は、調光条件下であってもより高い効率およびより優れた色性能を有するアーク放電ハロゲン化金属ランプおよび照明システムを提供することである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明によるハロゲン化金属ランプは、放電領域を規定する透光性の管壁構造と、第1の電極と、第2の電極とを有する放電チャンバであって、前記第1の電極と前記第2の電極とは対向している、放電チャンバと、前記放電領域に封入されるイオン化可能材料であって、前記イオン化可能材料は、水銀と、希ガスと、ハロゲン化プラセオジムおよびハロゲン化ナトリウムを含む少なくとも2種類のハロゲン化物(ただし、ハロゲン化セリウムを除く)とを含む、イオン化可能材料とを備え、前記管壁構造の直径をDとし、前記第1の電極と前記第2の電極との間の電極間距離をLとすると、前記直径Dと前記電極間距離Lとは実質的に直交しており、かつ、L/D>4という関係を満たし、これにより上記目的を達成する。
【0010】
前記管壁構造は多結晶アルミナから形成されていてもよい。
【0011】
前記ハロゲン化プラセオジムはヨウ化プラセオジム(PrI3)であり、前記ハロゲン化ナトリウムはヨウ化ナトリウム(NaI)であってもよい。
【0012】
前記管壁構造は、前記第1の電極側に位置する第1の端部と前記第2の電極側に位置する第2の端部とを有しており、前記第1の端部および前記第2の端部は、先細りになっていてもよい。
【0013】
前記放電チャンバは、前記第1の端部および前記第2の端部のうち少なくとも一方を覆う熱シールドをさらに備えてもよい。
【0014】
前記希ガスは、キセノン(Xe)、アルゴン(Ar)、ネオン(Ne)およびクリプトン(Kr)からなる群から選択されるガスであってもよい。
【0015】
前記直径Dと前記電極間距離Lとは、7≦L/D≦9という関係を満たしてもよい。
【0016】
前記放電領域の容積に対する前記水銀の量の比は、4mg/cm3以下であってもよい。
【0018】
上記ハロゲン化金属ランプは、透明かつ球状のエンベロープと、前記エンベロープと結合する口金であって、前記エンベロープ内部へ延びる第1のアクセスワイヤと第2のアクセスワイヤとを有する、口金とをさらに備え、前記放電チャンバは前記エンベロープ内に配置されており、前記第1の電極は前記第1のアクセスワイヤと接続され、前記第2の電極は前記第2のアクセスワイヤと接続されていてもよい。
【0019】
前記ハロゲン化プラセオジムはヨウ化プラセオジム(PrI3)であり、前記ハロゲン化ナトリウムはヨウ化ナトリウム(NaI)であってもよい。
【0020】
本発明によるハロゲン化金属ランプと、前記ハロゲン化金属ランプを動作させる動作回路とを含む照明システムは、前記ハロゲン化金属ランプが、放電領域を規定する透光性の管壁構造と、第1の電極と、第2の電極とを有する放電チャンバであって、前記第1の電極と前記第2の電極とは対向している、放電チャンバと、前記放電領域に封入されるイオン化可能材料であって、前記イオン化可能材料は、水銀と、希ガスと、ハロゲン化プラセオジムおよびハロゲン化ナトリウムを含む少なくとも2種類のハロゲン化物(ただし、ハロゲン化セリウムを除く)とを含む、イオン化可能材料とを備え、前記管壁構造の直径をDとし、前記第1の電極と前記第2の電極との間の電極間距離をLとすると、前記直径Dと前記電極間距離Lとは実質的に直交しており、かつ、L/D>4という関係を満たしており、前記動作回路は、前記ハロゲン化金属ランプを始動させ放電させる電圧を前記ハロゲン化金属ランプに供給し、前記ハロゲン化金属ランプの動作出力を調整する電流を前記ハロゲン化金属ランプに供給するように構成されおり、これにより上記目的を達成する。
【0021】
前記放電領域の容積に対する前記水銀の量の比は、4mg/cm3以下であってもよい。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0023】
図1を参照する。図1は、アーク放電ハロゲン化金属ランプ10の部分断面図を示す。この図は、一部を切り取った球状ホウケイ酸ガラスエンベロープ11が従来のエジソン型金属口金12にはめ込まれた状態を示している。ガラスエンベロープ11は、透明である。ニッケルまたは軟鋼で形成された引き込み電極ワイヤ(第1および第2のアクセスワイヤ)14および15が、口金12内で2つの電気的に絶縁された電極金属部分のうちそれぞれ対応する電極金属部分から、ホウケイ酸ガラスフレア(エンベロープ長軸通過フレア)16を通って平行に延びている。ホウケイ酸ガラスフレア16は、口金12の位置に配置され、エンベロープ11の長軸方向の軸(図1の点線104)に沿ってエンベロープ11の内部へと延びている。第1のアクセスワイヤ14および第2のアクセスワイヤ15は、まず、エンベロープ長軸通過フレア16の一方の側に位置した状態から、エンベロープ長軸通過フレア16に平行な方向に延びて、その一部がさらにエンベロープ11の内側に配置される。エンベロープ11の内側にある第1のアクセスワイヤ14および第2のアクセスワイヤ15の残りの部分の一部が、初めの方向とは異なる方向に鋭角に折り曲げられ、その後、折り曲げられた第1のアクセスワイヤ14は、少しだけ延びて終端する。その結果、第1のアクセスワイヤ14は、エンベロープ長軸104とほぼ交差する。
【0024】
しかし、フレア16を通ってエンベロープ11の内側でエンベロープ長軸104から離れる方向に最初に曲げられた第2のアクセスワイヤ15は、最初に曲げられた部分に続く部分がエンベロープ長軸104と実質的に平行な方向に延びるように、図1の15aにて再度曲げられる。その後、第2のアクセスワイヤ15は、再度曲げられた部分に続く部分がエンベロープ長軸104と実質的に垂直な方向に延びるように、図1の15bにて再度直角に曲げられる。第2のアクセスワイヤ15は、エンベロープ11が口金12に嵌め込まれた端部と逆の端部の近傍において、エンベロープ長軸104とほぼ交差する。第2のアクセスワイヤ15のエンベロープ長軸104と平行な部分は、ランプの動作時に、第2のアクセスワイヤ15の表面から光電子が発生しないように、酸化アルミニウムセラミックチューブ18内を通っている。また、第2のアクセスワイヤ15のエンベロープ長軸104と平行な部分は、ガス不純物を補足する従来技術のゲッター19を支持している。第2のアクセスワイヤ15はさらに2ヵ所(図1の15cおよび15d)で直角に曲げられる。第2のアクセスワイヤ15の端部は、上述の第2のアクセスワイヤ15が最初にエンベロープ長軸104と交差する部分の下に配置され、かつ、その交差する部分と平行に配置される。この残りの端部は、最終的には、口金12と反対側のエンベロープ11の端部でホウケイ酸ガラスディンプル24につながれる。
【0025】
図1は、可視光に対して半透明である多結晶アルミナ壁を有するシェル構造として囲まれた領域の周りに構成されたセラミックアーク放電チャンバ20の1つの可能な構成の形を示す。チャンバ20は、管壁構造25と、1対の小さな内径/外径セラミック切頭円筒シェル部分21aおよび21b(またはチューブ21aおよび21bとも呼ぶ)とを有する。チューブ21aおよび21bは、管壁構造25の2つの開口端部のそれぞれ対応する端部に焼き嵌めされている。
【0026】
管壁構造25は、チャンバ20の端部間に直径の大きな切頭円筒シェル部分101と、チャンバ20の各端部に極めて短い直径の小さな切頭円筒シェル部分102aおよび102bとを有する。管壁構造25は、円錐シェル部分103aおよび103bを有しており、これにより直径の小さな切頭円筒シェル部分102aおよび102bと直径の大きな切頭円筒シェル部分101とは連結されている。
【0027】
なお、本明細書において、直径の小さな切頭円筒シェル部分102aと円錐シェル部分103aとを合わせて第1の端部と呼ぶ。同様に、直径の小さな切頭円筒シェル部分102bと円錐シェル部分103bとを合わせて第2の端部と呼ぶ。第1の端部は、円錐シェル部分103aから直径の小さな切頭円筒シェル部分102aへと先細りになっている。同様に、第2の端部は、円錐シェル部分103bから直径の小さな切頭円筒シェル部分102bへと先細りになっている。第1の端部と第2の端部とは対向している。第1の端部は、後述する第1の電極側に位置しており、第2の端部は、後述する第2の電極側に位置している。
【0028】
チャンバ20はまた、熱を遮断するように機能する第1の熱シールド(図示せず)および第2の熱シールド(図示せず)を備え得る。第1の熱シールドは、直径の小さな切頭円筒シェル部分102aと円錐シェル部分103aとチューブ21aとのうち少なくとも1つを覆う。第1の熱シールドは、好ましくは、第1の端部(直径の小さな切頭円筒シェル部分102aおよび円錐シェル部分103a)を覆う。同様に、第2の熱シールドは、直径の小さな切頭円筒シェル部分102bと円錐シェル部分103bとチューブ21bとのうち少なくとも1つを覆う。第2の熱シールドは、好ましくは、第2の端部(直径の小さな切頭円筒シェル部分102bおよび円錐シェル部分103b)を覆う。チャンバ20は、第1の熱シールドおよび第2の熱シールドのうちいずれか一方のみを有していてもよい。
【0029】
チャンバ電極配線ワイヤ26aおよび26bは、ニオビウムから形成される。チャンバ電極配線ワイヤ26aおよび26bは、それぞれチューブ21aおよび21bから延びている。ワイヤ26aは、第1のアクセスワイヤ14がエンベロープ長軸104と交差する、第1のアクセスワイヤ14の端部まで達し、溶接によって第1のアクセスワイヤ14に取り付けられている。ワイヤ26bは、上述した第2のアクセスワイヤ15がエンベロープ長軸104と交差する部分まで達し、溶接によってアクセスワイヤ15に取り付けられている。この構成により、チャンバ20は、第1のアクセスワイヤ14および第2のアクセスワイヤ15のこれらの溶接部分の間に配置且つ支持され、その長さ方向の軸がエンベロープ長軸104とほぼ一致する。さらに、電力は、第1のアクセスワイヤ14を通ってチャンバ20へと提供され得る。
【0030】
図2は、図1のアーク放電チャンバ20の断面図である。図2には、管壁構造25とチューブ21aおよび21bとによって規定される、管壁内部の放電領域201が示されている。図1に示す構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、これらについての詳細な説明は省略する。
【0031】
放電領域201には、イオン化可能材料が封入される。このようなイオン化可能材料は、水銀と、希ガスと、ハロゲン化物とを含む。希ガスは、キセノン(Xe)、アルゴン(Ar)、ネオン(Ne)およびクリプトン(Kr)からなる群から選択される。ハロゲン化物は、少なくともハロゲン化プラセオジムおよびハロゲン化ナトリウムを含む。
【0032】
チャンバ電極配線ワイヤ26aは、ニオビウムから形成されている。ワイヤ26aはまた、チューブ21aおよびガラスフリット27aの熱膨張特性と比較的近い熱膨張特性を有している。ワイヤ26aは、このガラスフリット27aによってチューブ21aの内表面に固定される(そして、ワイヤ26aがチューブ21aを通った状態で、ワイヤ26aの開口部を密閉して封止している)。しかし、ワイヤ26aは、動作時にチャンバ20の放電領域201内に形成されたプラズマによって生じる化学腐食に耐えることができない。したがって、プラズマ内での動作に耐え得るモリブデン引き込みワイヤ29aの一端が、配線ワイヤ26aの一端に溶接によって接続され、引き込みワイヤ29aの他端はタングステン主電極軸31aの一端に溶接によって接続される。
【0033】
さらに、タングステン電極コイル32aが、主電極軸31aの他端の先端部分に設けられ、溶接によって一体化される。このようにして、電極33aは、主電極軸31aおよび電極コイル32aによって構成される。電極33aはタングステンから形成され、ハロゲン化金属プラズマの化学腐食に対する比較的良好な耐性を有し、電子の良好な熱イオン放射を提供する。引き込みワイヤ29aは、電極33aをアーク放電チャンバ20の放電領域201内の所定の位置に配置するように機能する。配線ワイヤ26aの直径は、典型的には、0.9mmである。主電極軸31aの直径は、典型的には、0.5mmである。なお、本明細書において、配線ワイヤ26aと引き込みワイヤ29aと主電極軸31aとタングステン電極コイル32aとは、第1のアクセスワイヤ14と接続して電力を供給するので、これら配線ワイヤ26aと引き込みワイヤ29aと主電極軸31aとタングステン電極コイル32aとは、第1の電極としても機能する。
【0034】
同様に、図2において、チャンバ電極配線ワイヤ26bは、ニオビウムから形成されている。ワイヤ26bはまた、チューブ21bおよびガラスフリット27bの熱膨張特性と比較的近い熱膨張特性を有している。本実施の形態では、配線ワイヤ26aおよび26bは、ニオビウムから形成されているが、これに限定されない。配線ワイヤ26aおよび26bは、アルミナの熱膨張係数と近い熱膨張係数を有する導電性サーメット等から形成されてもよい。チャンバ電極配線ワイヤ26bは、ガラスフリット27bによってチューブ21bの内表面に固定されている(そして、ワイヤ26bがチューブ21bを通った状態で、ワイヤ26bの開口部を密閉して封止している)。プラズマ内での動作に耐え得るモリブデン引き込みワイヤ29bの一端は、配線ワイヤ26bの一端に溶接によって接続され、引き込みワイヤ29bの他端がタングステン主電極軸31bの一端に溶接によって接続される。
【0035】
タングステン電極コイル32bが、主電極軸31bの他端の先端部分に設けられ、溶接によって一体化される。このようにして、電極33bが主電極軸31bおよび電極コイル32bによって構成される。引き込みワイヤ29bは、電極33bをアーク放電チャンバ20の放電領域201内の所定の位置に配置するように機能する。配線ワイヤ26bの直径もまた、典型的には、0.9mmである。主電極軸31bの直径もまた、典型的には、0.5mmである。なお、本明細書において、配線ワイヤ26bと引き込みワイヤ29bと主電極軸31bとタングステン電極コイル32bとは、第2のアクセスワイヤ15と接続して電力を供給するので、これら配線ワイヤ26bと引き込みワイヤ29bと主電極軸31bとタングステン電極コイル32bとは、第2の電極としても機能する。
【0036】
さらにランプの構造で考慮すべき点は、アークチャンバ20の電極33aと33bとの間の長さまたは距離「L」(電極間距離)、対、そのアークチャンバ電極間距離Lにわたる、アークチャンバ20の管壁構造25の有効直径「D」(あるいは有効半径)の比L/Dである。電極間距離Lと直径Dとは、実質的に直交している。本明細書において、「実質的に直交する」とは、電極間距離Lの方向と直径Dの方向とが完全に直交する場合に加えて、電極間距離Lの方向と直径Dの方向とが完全に直交しないものの、そのことに起因して発光特性の低下が通常のランプ設計において問題にならない程度であることをいう。この比は、チャンバ20に含まれる活性材料の量、対、チャンバ20の容積に対する所定の比の範囲内で、(放電領域201を形成する)チャンバ20に含まれる総容積と共に、アークチャンバ20の構成を選択する上で重要な要素である。このL対Dのアスペクト比は、アークチャンバ20から放射される光の量、活性材料原子の励起状態の分布、材料輝線の広がり等に影響する。
【0037】
さらに、アークチャンバ20の有効直径Dが小さくなるにしたがって、アークチャンバ20内にある放射金属の強い放射スペクトル線の自己吸収が減少する。したがって、図3から示されるように、アークチャンバ20の有効直径Dの増加と共に自己吸収が増加すると、ランプ効率が低下する。長寿命のランプを得る場合、アークチャンバ20の管壁負荷は、所定の最大値(例えば、セラミック製アーク放電チャンバを有する低ワット数ハロゲン化金属ランプの場合、約30〜35W/cm2)までに制限される必要がある。管壁負荷が高くなるほど、通常、活性材料塩とアークチャンバ20の管壁およびフリット材料との化学反応がさらに深刻な問題となり、このようなランプから十分に有用な動作寿命を得るのは実質的に困難である。
【0038】
電極間距離L、および、この電極間距離Lに対する有効直径D(または半径)を独立して選択することはできない。有効直径Dが小さい場合、電極間距離Lを長くして、管壁内面積を増大し、アークチャンバ20の管壁負荷が増大するのを低減するか、または、なくす必要がある。管壁負荷を一定に維持する場合、電極間距離Lが長くれば有効直径D(または半径)は小さくなり得る。電極間距離L、対、有効直径D(または半径)の比を一定に維持する場合、許容可能な管壁負荷が大きくなるほど、アークチャンバ20内におけるハロゲン化金属アーク放電による光放射の効率は、その効率が制限値に達するまで上昇することになる。
【0039】
次に図4を参照する。図4は、本発明の典型的なランプについての、ランプ効率(LPW)と、有効直径Dに対する電極間距離Lの比L/Dとの関係を示す。従来の高効率ランプにおけるランプ効率は、典型的には、95ルーメン/ワット(LPW)である。本発明のランプにおいて、電極間距離Lと直径DとがL/D≧2という関係を満たす場合に、従来のランプ効率と同等である95ルーメン/ワット(LPW)以上のランプ効率が得られた。さらに、L/D>4という関係を満たす場合に、従来のランプ効率に比べて20%以上高い効率が得られることが分かった。ランプ効率が従来に比べて20%以上増加するので、発光性能を維持しつつ、従来の照明設計で用いられている照明の灯数を20%低減することができる。
【0040】
さらに好ましくは、電極間距離Lと直径Dとは、7≦L/D≦9という関係を満たす。この場合に、最も高いランプ効率が得られることが分かった。図4から、L/D>9という関係を満たすと、ランプ効率が低下傾向にあることがわかる。しかしながら、電極間距離Lと直径Dとが9<L/D≦20という関係を満たしていれば、本発明のランプ効率は、従来のランプ効率(95LPW)よりも高いことが分かった。なお、電極間距離Lと直径DとがL/D>20という関係を満たすと、電極間距離Lが非常に大きくなり、通常の点灯回路を用いた放電の始動および放電の維持が困難となるか、または、直径Dが小さくなり、管壁における電子の消滅に起因して放電の維持が困難となる。したがって、電極間距離Lと直径Dとは、L/D<20という関係を満たすことが好ましい。
【0041】
アーク放電ランプを特徴付ける変数を、正規化管壁負荷(ワット/有効直径)と呼ぶ。正規化管壁負荷は、管壁負荷の効果と放射トラップ現象の効果とを組み合わせて1つの尺度としたものである。図5は、正規化管壁負荷(ワット/有効直径(W/D))を変数とした、上述のアークチャンバ20のランプ効率(LPW)のグラフを示す。図5から分かるように、アークチャンバの管壁負荷がある最大値まで上昇するにつれて、ランプ効率も上昇し得る。その後、ランプ効率は、ほぼ飽和状態になる。このことは、管壁負荷をさらに増加しても、または、アークチャンバ20の直径(すなわち、有効直径D)をさらに減少させても、もしくは、これらを組み合わせて行って、より大きな正規化管壁負荷を得たとしても、さらなる効率の上昇は得られないことを示す。図5に示される特性を有するアークチャンバでは、正規化管壁負荷の値が約30〜44ワット/mmの場合に最適な効率が得られる。これらの値を超えると、ランプ効率は減少するかまたはそれ以上上昇せず、おそらく、ランプの動作寿命が減少することになる。
【0042】
アークチャンバ20を図1および図2の構成とは異なる別の幾何学的形状に構成してもよい。このような構成の一例を図6A〜図6Gに示す。図1および図2ならびに図6A〜図6Gに示すそれぞれの例において、アークチャンバの長軸に沿った断面図を示す。管壁内表面および管壁外表面はアークチャンバの長軸を回転軸とする回転体の表面であるが、ここでは必ずしも必要でないので図示しない。このような管壁内表面の有効直径Dは、電極間の(すなわち、電極間距離Lにわたる)断面図の内面積を求めて、この面積をLで除算することにより求めることができる。他の種類の内表面は、その有効直径を求めるために、より煩雑な平均化手順を必要とする場合があり得る。
【0043】
図6Aは、管壁構造の断面が楕円形であるアークチャンバを示す。
【0044】
図6Bは、管壁構造の両端が平坦となるように切断された、直円柱の断面を有するアークチャンバを示す。
【0045】
図6Cは、管壁構造の両端が半球であり、管壁構造の側面が凹状となる断面を有するアークチャンバを示す。
【0046】
図6Dは、管壁構造の両端が半球となるように切断された直円柱の断面を有するアークチャンバを示す。
【0047】
図6Eは、管壁構造の両端が半球であり、管壁構造の側面が楕円形である断面を有するアークチャンバを示す。
【0048】
図6Fは、管壁構造の両端の直径が小さく、かつ、平坦となるように切断された直円柱の断面を有するアークチャンバを示す。図6Fでは、直径の小さな端部は、直円柱と端部との間で次第に先細りになった部分円錐によって、直円柱に接続されている。
【0049】
図6Gは、管壁構造の両端の直径が大きく、かつ、平坦となるように切断された直円柱の断面を有するアークチャンバを示す。図6Gでは、直径の大きな端部は、直円柱と端部との間で直円柱へと先細りになった逆部分円錐によって、直円柱に接続されている。さらに別の多くの構成が可能である。各構成は、それぞれ異なる理由から望ましい形態とされる。従って、各構成はそれぞれ利点および欠点を有する。つまり、特定の活性材料および他のランプ特性を考慮した場合には、多くの構成のうちある所定のアークチャンバの構成が、他よりも多くの利点を有することになる。図6A〜図6Fに示すいずれのアークチャンバ構成においても、放電領域に提供される、本発明によるイオン化可能材料を用い、かつ、電極間距離Lと直径Dとが上述の関係(すなわち、L/D>4)を満たす場合に、従来に比べて高いランプ効率を有するアーク放電ハロゲン化金属ランプが得られる。
【0050】
次に、図1および図2に示した構成における本発明のハロゲン化金属ランプの具体的な構成を説明する。
【0051】
(実施の形態1)
本発明の実施の形態1において、アーク放電チャンバ20は、多結晶アルミナから形成されており、チャンバ20の放電領域201内に約36mmのキャビティ長を有する。電極33aと電極33bとの間の管壁構造25の有効直径Dは約4mmである。チャンバ20の放電領域201内の電極33aと電極33bとの間の電極間距離Lは、約32mmであり、同じ値のアーク長が得られる。ランプの規格出力は、公称150Wである。アーク放電チャンバ20における放電領域201内に提供される活性材料の量は、Hgが0.5mg、ハロゲン化金属であるヨウ化プラセオジム(PrI3)およびヨウ化ナトリウム(NaI)が10〜15mgであり、PrI3:NaIのモル比の範囲は1:3.5〜1:10.5であった。さらに、室温、約330mbarの圧力で、イグニッションガスとしてキセノン(Xe)ガスを放電領域201内に提供した。
【0052】
(実施の形態2)
本発明の実施の形態2において、別のハロゲン化金属(ヨウ化セリウム(CeI3))を加え、構成は同じだが電極間距離Lが短くなり、有効直径Dが大きくなったアークチャンバを用いる。この実施の形態2において、アーク放電チャンバ20内の放電領域201のキャビティ長は約28mmである。電極33aと電極33bとの間の管壁構造25の有効直径Dは約5mmである。チャンバ20内の電極33aと電極33bとの間の電極間距離Lは、約24mmであり、同じ値のアーク長が得られる。ここでもランプの規格出力は150Wである。アーク放電チャンバ20における放電領域201内に提供される活性材料の量は、Hgが2.2mg、ハロゲン化金属であるPrI3、CeI3およびNaIが15mgであり、PrI3:CeI3:NaIのモル比は0.5:1:15.75、0.88:1:19.69、または2:1:31.5であった。ここでも、室温、約330mbarの圧力で、イグニッションガスとしてXeガスを放電領域201内に提供した。
【0053】
実施の形態1および2では、イグニッションガスとしてXeを採用したが、これに限定されない。イグニッションガスは、キセノン(Xe)、アルゴン(Ar)、ネオン(Ne)およびクリプトン(Kr)からなる群から選択されるガスである。
【0054】
図7は、実施の形態1に基づく、または、実施の形態1と同様の、典型的なPrI3/NaI活性材料混合型のランプにおける、ハロゲン化活性材料の種々のモル比のCCT(K)の変化とランプ出力ワット数(W)の変化との関係を示す。凡例の□は、PrI3およびNaIが合わせて10mgであり、PrI3:NaIのモル比が1:3.5のアーク放電ハロゲン化金属ランプの結果を示す。凡例の○は、PrI3およびNaIが合わせて10mgであり、PrI3:NaIのモル比が1:7のアーク放電ハロゲン化金属ランプの結果を示す。凡例の△は、PrI3およびNaIが合わせて10mgであり、PrI3:NaIのモル比が1:10.5のアーク放電ハロゲン化金属ランプの結果を示す。ランプを流れる電流を制限することによってランプ出力ワット数(W)を規格出力100%(150W)から減少させると、対応するCCT(K)の値が減少する。種々のモル比のアーク放電ハロゲン化金属ランプにおいて、ランプ出力ワット数を規格出力100%から(150W)50%(75W)まで減少させ、ランプを調光した。これらのアーク放電ハロゲン化金属ランプを調光した結果、いずれのアーク放電ハロゲン化金属ランプにおけるCCT値の変化も、既存のランプにおけるCCT値の変化と比較してはるかに小さい。
【0055】
図8は、実施の形態1に基づく、または、実施の形態1と同様の、典型的なPrI3/NaI活性材料混合型のランプにおける、ハロゲン化活性材料の種々のモル比のランプ効率(LPW)の変化とランプ出力ワット数(W)の変化との関係を示す。ランプをライン電圧で動作させつつ、ランプを流れる電流を制限することによって、ランプ出力ワット数を規格出力100%(150W)から減少させると、ランプ出力ワット数の減少に応じてランプ効率が低下する。ここでも、図7と同じアーク放電ハロゲン化金属ランプを用いている。種々のモル比のアーク放電ハロゲン化金属ランプにおいて、ランプ出力ワット数を規格出力100%(150W)から50%(75W)まで減少させ、ランプを調光した。これらのアーク放電ハロゲン化金属ランプを調光した結果、いずれのアーク放電ハロゲン化金属ランプにおけるランプ効率の変化も、既存のランプにおけるランプ効率の変化と実質的に同じであった。
【0056】
図9は、第1の実施の形態に基づく、または、第1の実施の形態と同様の、典型的なPrI3/NaI活性材料混合型のランプにおける、ハロゲン化活性材料の種々のモル比のランプCRIの変化とランプ出力ワット数(W)の変化との関係を示す。ランプをライン電圧で動作させつつ、ランプを流れる電流を制限することによって、ランプ出力ワット数を規格出力100%(150W)から減少させると、ランプ出力ワット数の減少に応じてランプCRIが減少する。ここでも、図7と同じアーク放電ハロゲン化金属ランプを用いている。種々のモル比のアーク放電ハロゲン化金属ランプにおいて、ランプ出力ワット数を規格出力100%(150W)から50%(75W)まで減少させ、ランプを調光した。これらのアーク放電ハロゲン化金属ランプを調光した結果、いずれのアーク放電ハロゲン化金属ランプにおけるランプCRIの変化も、既存のランプにおけるランプCRIの変化と比較してはるかに小さかった。
【0057】
図10は、本発明の典型的なランプの、ランプ効率と、アークチャンバにおいて使用される活性材料が含まれる領域の単位容積あたりの水銀封入量との関係を示す。特定のランプ電圧で動作するランプの場合、上述の実施の形態1において使用されるチャンバのように細く、かつ、長いアークチャンバで用いられる単位容積あたりの水銀封入量は比較的低く、上述の実施の形態2において使用されるチャンバのように太く、かつ、短いアークチャンバで用いられる単位チャンバ容積あたりの水銀ド封入量は、比較的高い。活性材料として、ハロゲン化プラセオジムおよびハロゲン化ナトリウムを用いた場合、単位容積あたりの水銀封入量が低いランプにおいて、比較的高いランプ効率が得られた。
【0058】
本発明のランプにおいて、単位容積あたりの水銀封入量(mg/cm3)が、約16mg/cm3以下である場合に、従来のランプ効率と同等である95ルーメン/ワット(LPW)以上のランプ効率が得られた。さらに、単位容積あたりの水銀封入量(mg/cm3)が、約4mg/cm3以下である場合に、従来のランプ効率に比べて、20%以上高い効率が得られることが分かった。本発明のランプのランプ効率が従来に比べて20%以上増加するので、発光性能を維持しつつ、従来の照明設計で用いられている照明の灯数を20%低減することができる。
【0059】
次に、実施の形態1および2とは異なるさらなる実施例1〜5および参考例6〜8を説明する。実施例1〜5および参考例6〜8について、規格出力100%における種々の光特性の測定結果を示す。実施例1〜5については、規格出力100%および50%のそれぞれにおける種々の光特性の測定結果を示す。このような調光は、実施例1〜5のランプをライン電圧で動作させつつ、ランプを流れる電流を制限することによって行った。
【0060】
【実施例】
(実施例1)
アーク放電チャンバ20の放電領域201内に、活性材料として、Hgを0.5mg、ハロゲン化金属であるNaIおよびPrI3を合計15mg提供した。PrI3:NaIのモル比は1:3.5とした。室温、約330mbarの圧力で、Xeガスを放電領域201内に提供した。放電チャンバ20の容積は0.45cm3であり、単位容積あたりの水銀封入量は、約1.1(mg/cm3)であった。電極33aと33bとの間のアーク長(電極間距離L)は32mmであった。管壁構造25の有効直径Dは4mmであった。150Wにおける、管壁負荷は31W/cm2であった。ランプの光特性の測定結果を表1に示す。
【0061】
(実施例2)
アーク放電チャンバ20の放電領域201内に、活性材料として、Hgを0.5mg、ハロゲン化金属であるNaIおよびPrI3を合計10mg提供した。PrI3:NaIのモル比は1:3.5とした。室温、約330mbarの圧力で、Xeガスを放電領域201内に提供した。放電チャンバ20の容積は0.45cm3であり、単位容積あたりの水銀封入量は、約1.1(mg/cm3)であった。電極33aと33bとの間のアーク長(電極間距離L)は32mmであった。管壁構造25の有効直径Dは4mmであった。150Wにおける、管壁負荷は31W/cm2であった。ランプの光特性の測定結果を表1に示す。
【0062】
(実施例3)
アーク放電チャンバ20の放電領域201内に、活性材料として、Hgを0.5mg、ハロゲン化金属であるNaIおよびPrI3を合計10mg提供した。PrI3:NaIのモル比は1:7とした。室温、約330mbarの圧力で、Xeガスを放電領域201内に提供した。放電チャンバ20の容積は0.45cm3であり、単位容積あたりの水銀封入量は、約1.1(mg/cm3)であった。電極33aと33bとの間のアーク長(電極間距離L)は32mmであった。管壁構造25の有効直径Dは4mmであった。150Wにおける、管壁負荷は31W/cm2であった。ランプの光特性の測定結果を表1に示す。
【0063】
(実施例4)
アーク放電チャンバ20の放電領域201内に、活性材料として、Hgを0.5mg、ハロゲン化金属であるNaIおよびPrI3を合計12.5mg提供した。PrI3:NaIのモル比は1:7とした。室温、約330mbarの圧力で、Xeガスを放電領域201内に提供した。放電チャンバ20の容積は0.45cm3であり、単位容積あたりの水銀封入量は、約1.1(mg/cm3)であった。電極33aと33bとの間のアーク長(電極間距離L)は32mmであった。管壁構造25の有効直径Dは4mmであった。150Wにおける、管壁負荷は31W/cm2であった。ランプの光特性の測定結果を表1に示す。
【0064】
(実施例5)
アーク放電チャンバ20の放電領域201内に、活性材料として、Hgを0.5mg、ハロゲン化金属であるNaIおよびPrI3を合計10mg提供した。PrI3:NaIのモル比は1:10とした。室温、約330mbarの圧力で、Xeガスを放電領域201内に提供した。放電チャンバ20の容積は0.45cm3であり、単位容積あたりの水銀封入量は、約1.1(mg/cm3)であった。電極33aと33bとの間のアーク長(電極間距離L)は32mmであった。管壁構造25の有効直径Dは4mmであった。150Wにおける、管壁負荷は31W/cm2であった。ランプの光特性の定結果を表1に示す。
【0065】
(参考例6)
アーク放電チャンバ20の放電領域201内に、活性材料として、Hgを2.2mg、ハロゲン化金属であるPrI3、CeI3、およびNaIを合計15mg提供した。PrI3:CeI3:NaIのモル比は0.5:1:10.5とした。室温、約330mbarの圧力で、Xeガスを放電領域201内に提供した。放電チャンバ20の容積は0.55cm3であり、単位容積あたりの水銀封入量は、4(mg/cm3)であった。電極33aと33bとの間のアーク長(電極間距離L)は24mmであった。管壁構造25の有効直径Dは6mmであった。150Wにおける、管壁負荷は31.3W/cm2である。ランプの光特性の測定結果を表1に示す。
【0066】
(参考例7)
アーク放電チャンバ20の放電領域201内に、活性材料として、Hgを2.2mg、ハロゲン化金属であるPrI3、CeI3、およびNaIを合計15mg提供した。PrI3:CeI3:NaIのモル比は0.8:1:19.69とした。室温、約330mbarの圧力で、Xeガスを放電領域201内に提供した。放電チャンバ20の容積は0.55cm3であり、単位容積あたりの水銀封入量は、4(mg/cm3)であった。電極33aと33bとの間のアーク長(電極間距離L)は24mmであった。管壁構造25の有効直径Dは6mmである。150Wにおける、管壁負荷は31.3W/cm2であった。ランプの光特性の測定結果を表1に示す。
【0067】
(参考例8)
アーク放電チャンバ20の放電領域201内に、活性材料として、Hgを2.2mg、ハロゲン化金属であるPrI3、CeI3、およびNaIを合計15mg提供した。PrI3:CeI3:NaIのモル比は2:1:31.5とした。室温、約330mbarの圧力で、Xeガスを放電領域201内に提供した。放電チャンバ20の容積は0.55cm3であり、単位容積あたりの水銀封入量は、4(mg/cm3)であった。電極33aと33bとの間のアーク長(電極間距離L)が24mmである。管壁構造25の有効直径Dは6mmである。150Wにおける、管壁負荷は31.3W/cm2である。ランプの光特性の測定結果を表1に示す。
【0068】
表1:実施例1〜5のランプを規格出力100%および50%で動作させた場合の光特性の測定結果、および、参考例6〜8のランプを規格出力100%で動作させた場合の光特性の測定結果
【0069】
【表1】
上記実施例1〜5、参考例6のランプの規格出力100%(150W)から半分(75W)に低減した際、発光される光は緑の色相を含まず実質的に白色のままであった。そのような色は、一般の照明用途に十分適用可能であり、上記の調光条件下において色または色相の変化を識別することは実質的に不可能であった。したがって、本発明のランプは、調光範囲内においても同じCCTが維持され、色相の点で実質的に一定である。さらに、本発明のランプは、規格出力100%において、従来の標準的なランプのランプ効率に比べて、より高いランプ効率を有する。
【0070】
なお、実施の形態1および2、ならびに、実施例1〜5、参考例6〜8では、ランプの規格出力が公称150Wである例についてのみ説明してきた。しかしながら、本発明は、ランプの規格出力は150Wに限定されない。他の規格出力においても、チャンバ構成(チャンバ形状、電極間距離L、有効直径D、イオン化可能材料のモル比等)を変更するだけで、同様の効果を得ることができる。例えば、規格出力が70W〜400Wの範囲においては、放電領域内のPrI3の量は、好ましくは、0.5mg/cm3〜50mg/cm3の範囲である。PrI3の量が0.5mg/cm3より小さい場合、Prの発光への寄与が小さくなり、その結果、所望の効率が得られなくなる。PrI3の量が50mg/cm3より大きい場合、発光色として白色が得られにくくなるとともに、放電が不安定になる。
【0071】
図11は、本発明のランプにおける電子安定器回路40のブロック図である。電子安定器回路40は、ランプ動作時のランプ出力(動作出力)を変化させ、ランプを調光させる。例えば、電子安定器回路40は、ランプ出力を100%から50%に低減し得る。電子安定器回路40は、電源47に接続される。電源47は、60ヘルツAC電源であり得る。電源47は、固定電圧において60Hzの交流電流を電子安定器回路40に供給する。
【0072】
電子安定器回路40は、電源47に接続された力率補正および電磁波妨害フィルタ回路部41と、電力調整回路部(降圧チョッパ部)42と、フルブリッジ回路部(フルブリッジインバータ)43と、イグナイタ44と、調光制御回路部46とを備える。
【0073】
力率補正および電磁波妨害フィルタ回路部41は、電源47から電力を受け取る。力率補正および電磁波妨害フィルタ回路部41は、ライン電圧と同相の単一周波電流を維持しつつ、極性が交互に変化するライン電圧を、ピークライン電圧よりもかなり大きな値の一定の極性の電圧に変換する。なお、力率補正および電磁波妨害フィルタ回路部41は、この間の電磁発光を制限する。
【0074】
電力調整回路部(または降圧チョッパ部)42は、力率補正および電磁波妨害フィルタ回路部41から単一周波電流と一定の極性の電圧とを受け取る。電力調整回路部42は、調整された一定の極性の電圧および電流を生成し、出力する。このような調整は、電力調整回路部42に接続された調光制御回路部46が行う。調光制御回路部46は、内部に設定されている基準値を用いて、受け取った電圧値を所定の電圧値へと調整する。電力調整回路部42はまた、ランプ動作の始動時には100%の電圧を出力し、アーク放電を行う。
【0075】
フルブリッジ回路部(フルブリッジインバータ)43は、電力調整回路部42から出力された一定の電圧の波形を低周波数の方形波に変換する。
【0076】
イグナイタ44は、4kVの始動電圧パルスを生成する。その後、イグナイタ44は、フルブリッジインバータ43から出力された低周波数の方形波電圧をイグナイタ44に接続されたランプ45に供給し、ランプ45をアーク放電させる。
【0077】
図12は、図11の電子安定器回路40の回路図を示す。図11に示す構成要素と同一の構成要素には同一の参照符号を付し、これらについての詳細な説明は省略する。力率補正および電磁波妨害フィルタ回路部41とフルブリッジインバータ43とは従来と同様であるため詳細な説明を省略する。
【0078】
電力調整回路部42は、ランプ45に流れる電流を検出するための抵抗Rcを備える。
【0079】
調光制御回路部46は、増幅部1202と、比較部1204と、駆動回路1206とを備える。調光制御回路46は、抵抗Rcを流れる電流をモニタし、検出された電流を電圧に変換する。変換された電圧をフィードバック信号1201と呼ぶ。
【0080】
増幅部1202は、抵抗R1と、抵抗R2と、基準電圧Vrefと、増幅器1203とを備える。フィードバック信号1201は、抵抗R1を介して誤差増幅器1203に入力される。誤差増幅器1203は、基準電圧Vrefと抵抗R1および抵抗R2とに基づいて、フィードバック信号1201を増幅させる。ここで、基準電圧Vrefを変化させることによって、ランプに流れる電流を所望の値に設定することができる。これにより、ランプ出力を変化させ、ランプの調光を達成することができる。
【0081】
比較部1204は比較器1205を備える。増幅したフィードバック信号1201が、比較器1205に入力される。比較器1205は、フィードバック信号1201と、鋸波とを比較し、電力調整回路部42のスイッチ1207をスイッチングするためのスイッチングパルス信号を生成する。
【0082】
駆動回路1206は、スイッチングパルス信号を所定の電圧レベルに調整し、調整されたスイッチングパルス信号をスイッチ1207に出力する。スイッチングパルス信号によって、電力調整回路部42のオン/オフが制御され、所望の値に設定された電流をランプに提供する。
【0083】
なお、ランプを動作させるために用いられる電子安定器回路40は、図11および図12の構成に限定されない。電子安定器回路40は、ランプに供給される電流を制御することによって、ランプ出力(動作出力)を変更可能な構成であれば、任意であり得る。
【0084】
好適な実施形態を参照して本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の趣旨および範囲から逸れることなく、形態の変更を為し得ることを理解する。
【0085】
【発明の効果】
本発明によるハロゲン化金属ランプは、管壁構造と、第1の電極と、第2の電極とを有する放電チャンバと、放電チャンバ内に封入されるイオン化可能材料とを含む。イオン化可能材料はハロゲン化プラセオジムおよびハロゲン化ナトリウムを含む少なくとも2種類のハロゲン化物(ただし、ハロゲン化セリウムを除く)を含み、かつ、管壁構造の直径をDとし、第1の電極と第2の電極との間の電極間距離をLとすると、直径Dと電極間距離Lとは実質的に直交しており、かつ、L/D>4という関係を満たすので、従来のランプ効率に比べて高いランプ効率が得られる。さらに、上述の条件を満たすことにより、調光条件下であっても、高いランプ効率および良好な色性能が維持され得る。
【図面の簡単な説明】
【図1】セラミックアーク放電チャンバの構成を内部に有する本発明のアーク放電ハロゲン化金属ランプの側面図(部分的に断面図)
【図2】図1のアーク放電チャンバの拡大した断面図
【図3】本発明の典型的なランプについての、ランプ効率(LPW)と放電チャンバの有効直径との関係を示す図
【図4】本発明の典型的なランプについての、ランプ効率(LPW)と、アーク放電チャンバ電極間長さ対有効直径の比との関係を示す図
【図5】本発明の典型的なランプについての、ランプ効率(LPW)と、アーク放電出力対有効直径の比との関係を示す図
【図6A】図1のアーク放電チャンバの別の形態の断面図
【図6B】図1のアーク放電チャンバの別の形態の断面図
【図6C】図1のアーク放電チャンバの別の形態の断面図
【図6D】図1のアーク放電チャンバの別の形態の断面図
【図6E】図1のアーク放電チャンバの別の形態の断面図
【図6F】図1のアーク放電チャンバの別の形態の断面図
【図6G】図1のアーク放電チャンバの別の形態の断面図
【図7】150Wから75Wまで調光した場合の、活性材料としてPrI3およびNaIを異なるモル比で用いた本発明の典型的なランプについての補正済み色温度(CCT)の変化を示す図
【図8】150Wから75Wまで調光した場合の、活性材料としてPrI3およびNaIを異なるモル比で用いた本発明の典型的なランプについてのランプ効率(LPW)の変化を示す図
【図9】150Wから75Wまで調光した場合の、活性材料としてPrI3およびNaIを異なるモル比で用いた本発明の典型的なランプについての色調指数(CRI)の変化を示す図
【図10】本発明の典型的なランプについて、ランプ効率(LPW)と単位放電チャンバ容積あたりの水銀封入量との関係を示す図
【図11】本発明のランプにおける電子安定器回路のブロック図
【図12】図11の電子安定器回路の回路図
【符号の説明】
10 アーク放電ハロゲン化金属ランプ
11 球状ホウケイ酸ガラスエンベロープ
12 エジソン型金属口金
14、15 引き込み電極ワイヤ(アクセスワイヤ)
18 酸化アルミニウムセラミックチューブ
19 ゲッター
20 セラミックアーク放電チャンバ
21a、21b 内径/外径セラミック切頭円筒シェル部分(チューブ)
25 管壁構造
26a、26b チャンバ電極配線ワイヤ
Claims (14)
- 放電領域を規定する透光性の管壁構造と、第1の電極と、第2の電極とを有する放電チャンバであって、前記第1の電極と前記第2の電極とは対向している、放電チャンバと、
前記放電領域に封入されるイオン化可能材料であって、前記イオン化可能材料は、水銀と、希ガスと、ハロゲン化プラセオジムおよびハロゲン化ナトリウムを含む少なくとも2種類のハロゲン化物(ただし、ハロゲン化セリウムを除く)とを含む、イオン化可能材料と
を備えたハロゲン化金属ランプであって、
前記管壁構造の直径をDとし、前記第1の電極と前記第2の電極との間の電極間距離をLとすると、前記直径Dと前記電極間距離Lとは実質的に直交しており、かつ、L/D>4という関係を満たす、ハロゲン化金属ランプ。 - 前記管壁構造は多結晶アルミナから形成されている、請求項1に記載のハロゲン化金属ランプ。
- 前記ハロゲン化プラセオジムはヨウ化プラセオジム(PrI3)であり、前記ハロゲン化ナトリウムはヨウ化ナトリウム(NaI)である、請求項1に記載のハロゲン化金属ランプ。
- 前記管壁構造は、前記第1の電極側に位置する第1の端部と前記第2の電極側に位置する第2の端部とを有しており、前記第1の端部および前記第2の端部は、先細りになっている、請求項1に記載のハロゲン化金属ランプ。
- 前記放電チャンバは、前記第1の端部および前記第2の端部のうち少なくとも一方を覆う熱シールドをさらに備える、請求項4に記載のハロゲン化金属ランプ。
- 前記希ガスは、キセノン(Xe)、アルゴン(Ar)、ネオン(Ne)およびクリプトン(Kr)からなる群から選択されるガスである、請求項1に記載のハロゲン化金属ランプ。
- 前記直径Dと前記電極間距離Lとは、7≦L/D≦9という関係を満たす、請求項1に記載のハロゲン化金属ランプ。
- 前記放電領域の容積に対する前記水銀の量の比は、4mg/cm3以下である、請求項1に記載のハロゲン化金属ランプ。
- 透明かつ球状のエンベロープと、
前記エンベロープと結合する口金であって、前記エンベロープ内部へ延びる第1のアクセスワイヤと第2のアクセスワイヤとを有する、口金と
をさらに備え、
前記放電チャンバは前記エンベロープ内に配置されており、前記第1の電極は前記第1のアクセスワイヤと接続され、前記第2の電極は前記第2のアクセスワイヤと接続されている、請求項1に記載のハロゲン化金属ランプ。 - 前記ハロゲン化プラセオジムはヨウ化プラセオジム(PrI3)であり、前記ハロゲン化ナトリウムはヨウ化ナトリウム(NaI)である、請求項2に記載のハロゲン化金属ランプ。
- 前記ハロゲン化プラセオジムはヨウ化プラセオジム(PrI3)であり、前記ハロゲン化ナトリウムはヨウ化ナトリウム(NaI)である、請求項7に記載のハロゲン化金属ランプ。
- 前記ハロゲン化プラセオジムはヨウ化プラセオジム(PrI3)であり、前記ハロゲン化ナトリウムはヨウ化ナトリウム(NaI)である、請求項8に記載のハロゲン化金属ランプ。
- ハロゲン化金属ランプと、前記ハロゲン化金属ランプを動作させる動作回路とを含む照明システムであって、
前記ハロゲン化金属ランプは、
放電領域を規定する透光性の管壁構造と、第1の電極と、第2の電極とを有する放電チャンバであって、前記第1の電極と前記第2の電極とは対向している、放電チャンバと、
前記放電領域に封入されるイオン化可能材料であって、前記イオン化可能材料は、水銀と、希ガスと、ハロゲン化プラセオジムおよびハロゲン化ナトリウムを含む少なくとも2種類のハロゲン化物(ただし、ハロゲン化セリウムを除く)とを含む、イオン化可能材料と
を備え、
前記管壁構造の直径をDとし、前記第1の電極と前記第2の電極との間の電極間距離をLとすると、前記直径Dと前記電極間距離Lとは実質的に直交しており、かつ、L/D>4という関係を満たしており、
前記動作回路は、前記ハロゲン化金属ランプを始動させ放電させる電圧を前記ハロゲン化金属ランプに供給し、前記ハロゲン化金属ランプの動作出力を調整する電流を前記ハロゲン化金属ランプに供給するように構成されている、照明システム。 - 前記放電領域の容積に対する前記水銀の量の比は、4mg/cm3以下である、請求項13に記載の照明システム。
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US5184044A (en) * | 1990-08-13 | 1993-02-02 | Welch Allyn, Inc. | Dental curing lamp |
US5471110A (en) * | 1991-12-23 | 1995-11-28 | Philips Electronics North America Corporation | High pressure discharge lamp having filament electrodes |
US5708328A (en) * | 1992-06-03 | 1998-01-13 | General Electric Company | Universal burn metal halide lamp |
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